机械类专业课程设计实践教学改革思路

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【摘要】在新工科背景下，传统的机械类专业课程设计实践教学模式已无法适应现代制造业发展对人才培养质量的需求。本文围绕机械类专业课程设计实践教学在教学理念、教学方法和教学过程等三方面存在的主要问题，从基于OBE理念重构实践教学大纲、优化实践教学方法和建立全过程课程考核体系三方面阐述推进课程设计实践教学改革、提升人才培养质量的思路和方法。

【关键词】机械类专业；课程设计；OBE理念；实践教学

1引言

作为机械类专业较为传统的实践教学环节，课程设计是专业培养方案中实践教学内容的重要组成部分，是培养学生工程实践能力的重要环节。在各个高校的机械类专业培养方案中，一般会根据自身的专业建设情况开设机械设计课程设计、机械原理课程设计、机械制造技术基础课程设计和专业综合设计等实践课程。这类课程的主要教学目的在于，通过多层次知识和能力的融合，培养学生针对某一复杂工程问题，开展创新性设计、分析与建模，设计出满足任务要求的解决方案，同时能够从不同的非技术性因素的角度考虑方案的可行性。然而，长期以来，机械类专业的课程设计在具体的实践教学过程中因教学理念、教学方法、教学条件等各种原因而出现了诸多问题，实际教学效果与教学期望之间存在不小的差距。为了适应新形势下社会发展对机械类专业学生综合能力的需求，切实提升学生综合实践能力，开展机械类专业课程设计实践教学方法研讨，探索实践教学新方法和新思路，解决传统实践教学中存在的问题势在必行。

2机械类专业课程设计实践教学目前存在的主要问题

2.1教学理念方面

机械类专业的课程设计一般都具有很强的工程实践性，与生产实际的结合很紧密。然而，在具体的实践教学过程中，培养学生创新能力的主动作为意识较为缺乏，经常以强调理论知识的运用和设计过程的规范性为主，对设计对象的实用价值和课程的实际教学效果缺乏足够的重视。例如：（1）课程设计题目陈旧，任务单一[1，2]。在机械设计课程设计中，多以减速器的设计作为主要任务；在机械制造技术基础课程设计中，多以各类常规零部件的加工工艺编制和工装夹具设计作为主要任务。（2）为了紧扣相应理论课程教学内容，课程设计任务基本雷同，相似性较高，部分课程设计的设计数据甚至于是多年未有改变。（3）实际教学效果不佳。在制定课程设计的教学目标时，由于缺乏对非技术因素的思考，如：社会、健康、安全、法律文化、环境、经济以及项目管理等[3]，致使课程设计结果无法适应现代社会发展的需求，无法全面地培养学生在解决复杂工程问题方面的能力。由于教学理念方面存在诸多不足，导致学生无法真正融合理论基础与生产实际，缺乏主动性和探索精神，抄袭现象严重。因此，机械类专业的课程设计总体缺乏创新性，实际教学效果大打折扣。

2.2教学方法方面

作为实践性较强的课程，机械类专业课程设计的教学方法多以指导教师讲解基本理论知识、设计任务与总体设计思路、学生独立完成相关任务为主，而实践性则依赖于学生自身查找资料、手绘图纸以及部分使用软件。在这个过程中，指导教师在直接参与实践操作指导、开展创新性实践教学等方面投入不足，导致指导教师的参与度无法得到保证和体现，会出现疏于指导、交流与研讨缺失、完全依靠学生的自觉性等现象。而由于实践教学方法匮乏，学生的学习积极性、主动性和创造性受到束缚，致使学生的实践能力并没有获得较大提升，这与机械类专业工程教育专业认证标准中提到的培养学生解决复杂工程问题的能力的初衷不相符。

2.3教学过程方面

机械类专业课程设计的实践学时普遍在1～3周，学生需要在较短的设计周期内独立完成相关设计任务。在具体的课程设计过程中，每位学生根据设计任务要求按照一定的设计流程开展课程设计，完成尺寸设计、理论计算、绘图、校核、撰写设计说明书以及答辩等内容。然而，这样的实践过程存在着一定的问题。例如：（1）由于缺乏必要的过程制约机制，设计周期较短，完成课程设计时容易出现人为降低设计难度、设计数据理想化、与生产实际脱节以及抄袭等情况，因此，实践过程无法真实体现学生解决工程问题的能力。（2）机械类专业的课程设计的传统考核方式多以学生直接提交最终的设计说明书、图纸、工艺文件等书面材料以及参加答辩为主。由于考核方式不够灵活，无法反映设计过程，部分学生存在为了完成而完成的心态，只为了最终能够提交书面材料，而忽视了如何努力提升解决复杂工程问题的能力。

3教学改革思路

3.1基于OBE理念重构课程设计教学大纲

以教育成果产出（OBE）为导向的工程教育专业认证是未来高等工程教育的发展趋势[4]。作为机械类专业工程教育专业认证标准中工程实践类课程的重要组成部分，机械类课程设计应遵循OBE理念构建实践教学大纲。基于OBE理念，以可落地的生产实践项目为依托，围绕解决机械类复杂工程问题这一主题拟定丰富多样的课程设计题目，制定面向成果产出和生产实际的实践教学目标和实践教学内容。作为实践教学的引导者，指导教师应充分认识到实践教学项目能否落地的重要性，只有紧密结合生产实际的课程设计才能真正提高学生的工程实践能力，培养出社会所需要的工程技术人才。

3.2依托学科知识融合推进实践教学方法升级

随着工业4.0时代的到来，现代制造业引来了由信息化、自动化快速向数字化、智能化、网络化转变的蓬勃发展期。作为发展历史悠久的机械类专业，更新专业知识体系、培养新工科背景下的工程技术专业人才、适应现代制造业发展需求显得尤为重要。因此，机械类专业课程设计原有的以强调理论知识应用为主的教学方法已无法满足上述需求。对此，依托多学科专业知识进行交叉融合推进课程设计实践教学方法升级成为一个重要探索方向。基于所学的机械、控制、力学、计算机、编程等专业知识，学生可以不再拘泥于原有的常规设计方法和设计思路，鼓励采用不同的设计方法，面向生产实际中的复杂工程问题，明确设计任务的应用背景和应用对象，以解决实际工程问题为方向，充分吸纳不同学科知识和方法进行融合，开展具有创新意义的机械类设计与制造实践。同时，指导教师在实践教学方法创新、实践教学平台搭建等方面加强研究，以实践项目为载体，引导学生开阔创新思维方式，主动参与实践改革。

3.3基于多维度构建分步式全过程考核体系

由于无法体现每位学生的真实工程实践能力，以学生最终提交的书面材料为考核依据的传统考核方式已无法适应以成果产出为导向的OBE教育理念。作为注重强调实践能力培养的专业课程，机械类专业课程设计的学习之关键在于实践性，而考核之关键在于过程。实践过程可反映学生的具体实践经过，可体现学生在面对复杂工程问题时的处理能力，可避免人为降低设计难度。因此，构建分步式课程考核机制是解决现有问题的一个可行方法。基于不同类型的课程设计的教学目标，充分运用虚拟教学、在线考核等方式、方法，根据实践教学内容的完成情况，从技术指标与非技术指标、个人能力提升与团队协作精神、复杂工程问题的解决途径与方法等多个维度分步骤开展考核，并给出具体评论，最终形成对学生整体工程实践能力的全过程、可回溯的考核与评价。

4结语

面对快速发展的现代制造业及其对高等工程教育的新要求，传统的机械类专业课程设计实践教学模式已无法适应新形势、新理念。因此，开展机械类专业课程设计实践教学改革，深入推进新工科背景下课程设计实践教学改革新思路、新方法研究，是实现机械类专业实践教学新发展、满足制造业发展需求的必然之路。基于此，以工程教育专业认证的OBE教育理念为导向，重构机械类专业课程设计实践教学大纲，优化升级课程设计实践教学方法，建立多维度分步式全过程课程考核体系为机械类专业课程设计实践教学改革提供了新的思路，为学生提升工程实践能力、解决复杂工程问题提供了新的方法。

参考文献

[1]汤晓明,潘晓红.“目标引导,任务驱动”下的课程设计与专业课教学同步的教改尝试——以机械设计基础课程为例[J].大学教育,2019(1):58-60.

[2]李霞,陈建萍,魏敏,等.机械设计课程设计现状与改革实践的探索[J]教育教学论坛,2016(25):63-64.

[3]李贵,王兴东,邹光明,等.新工科背景下机械类课程设计实践教学“四能力”培养模式构建[J].实验室研究与探索,2021,40(4):213-216.

[4]牛秋林,毛征宇,刘厚才.以工程教育专业认证为导向的机械类专业课程体系改革思考——以湖南科技大学为例[J].当代教育理论与实践,2017,9(9):67-70.

作者：牛秋林 单位：湖南科技大学机电工程学院